今日《科学》：音乐真能疗伤？中国科学家揭示“声音镇痛”的神经基础

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金庸先生在武侠小说《笑傲江湖》中写过“琴曲疗伤”的情节：

主角令狐冲初识任盈盈之时，已受极重的内伤。任盈盈听闻原由后，为他抚琴一曲。曲调“柔和之至，宛如一人轻轻叹息，又似是朝露暗润花瓣，晓风低拂柳梢。”令狐冲“身子软倒在地，随即睡着。睡梦之中，仍隐隐约约听到柔和的琴声，似有一只温柔的手在抚摸自己头发”。琴声止歇后，令狐冲惊醒，爬起身来潜运内息，感觉到“以前那股胸口立时热血上涌、便欲呕吐的情景却已大减”。

柔和的音乐对人有“疗伤”的效果，并非完全是小说家的杜撰。牙科手术，通常让人联想起可怕的疼痛，但早在60多年前，《科学》杂志就发表过一篇论文，统计了5000次牙科手术的结果，表明术中使用音乐与噪音可以促进放松、直接抑制疼痛。此后还有不少科学证据显示，音乐或是大自然的声音作为干预措施，可以帮助患者减轻牙科和其他医疗手术、分娩、癌症带来的疼痛。

图片来源：123RF

受这些现象的启发，来自中国科学技术大学的张智教授、安徽医科大学陶文娟教授和美国国立卫生研究院（NIH）Yuanyuan Liu教授合作领衔的一支研究团队，利用实验小鼠探索了声音镇痛背后的神经机制。他们在顶尖学术期刊《科学》的最新一期上发表论文，破译了小鼠听觉系统在疼痛处理中的作用，并发现声音镇痛的效果取决于相对环境噪声的信噪比。

《科学》杂志同时做了专文评述，指出这项研究“通过创建一个研究机制基础的模型，为声音引起镇痛的研究开辟了新的方向”。

“人类脑成像研究表明，大脑某些区域与音乐引起的镇痛有关，但这些只提示了关联，Yuanyuan Liu教授指出，“在动物身上，我们可以更充分地探索和操纵神经电路来识别涉及的神经基础。”

为此，研究人员设计了一项实验：先造成小鼠后爪发炎，产生炎症性疼痛；随后，采用行为学测试等方法评估小鼠对疼痛的敏感性是否在听到不同声音时有所改变。

研究人员分别播放了旋律和谐的古典音乐、不和谐的音符组合以及白噪声，结果不那么意外地发现“对牛弹琴”：小鼠对几种不同类型的声音没有表现出不同反应。

▲比背景噪声（约45分贝）高5分贝的几种低强度声音都减弱了小鼠的疼痛敏感性（图片来源：参考资料[1]）

然而令人惊讶的是，当这三种声音中任何一种的声强度仅仅比背景噪音高5分贝时——相当于低声耳语的水平，似乎都有缓解疼痛的效果！

从小鼠的行为来看，它们躲避伤害性感受（即引起疼痛的刺激）的反应下降，而与疼痛相关的负面情绪也得到抑制。而且，重复播放这些低强度的声音，可以持续多日有镇痛效果，抑制疼痛和炎症超敏反应。

如果声音更“强劲”，比如进一步比背景噪声高10分贝、15分贝、20分贝时，则未能帮助小鼠有效抑制疼痛。

“我们真的很惊讶起作用的是声音的强度，而不是声音的类别或感知的悦耳程度，”Liu教授说。

接下来，研究团队开始探索听到这些低强度声音时，小鼠的大脑中发生了什么。采用病毒示踪、在体多电极记录和神经元钙成像记录等一系列方法，研究人员实时监测小鼠在自由清醒状态下不同脑区的神经细胞活动，最终发现了令人意外的一条神经通路对于低信噪比声音诱导的镇痛有重要功能。

▲声音影响痛觉感知的皮质丘脑回路（红色箭头所示）（图片来源：参考资料[2]）

具体来说，这条神经通路从接收和处理声音信号的听觉皮层出发，到达大脑深处的丘脑。实验显示，在没有声音的情况下人为选择性抑制该通路，可以模拟低强度声音镇痛的效果；相反，人为激活该通路，则会恢复动物对疼痛的敏感性。

丘脑是各种感觉信号（包括疼痛信号）传入大脑后的关键中间站，因此这条神经通路的存在，表明大脑的听觉皮层可以调节外周伤害性感觉的信号传递、影响皮层丘脑对体感信号的处理，来影响疼痛。

▲声音降低了大脑听觉皮层（绿色和洋红色所示）投射到丘脑的神经元的活动，从而减轻小鼠的疼痛（图片来源：参考资料[3] ;Credit: Wenjie Zhou）

《科学》杂志的评论文章总结说，过去人们把使用音乐缓解疼痛的效果归功于注意力被声音分散的结果，然而这项研究结果揭示，声音引起的镇痛本身具有专门的实体基础，这也意味着，在其他已有的镇痛机制（例如分散注意力，或是使用阿片类药物）之外，“声音疗法”或许作为又一项可行的措施，进一步缓解疼痛、减少镇痛药物的剂量。

当然，要实现这些前景，开发更安全的镇痛方法，还需要后续严格的实验测试并将动物实验的结果转化为适用于人类的结果。

声音与疼痛之间的关联还有很多未解之谜，例如有些声音非但不能缓解疼痛，还会加剧疼痛体验；此外，虽然不知道小鼠对人类的音乐有何理解，但显然我们会从音乐中感知到很多情绪，而不同的情绪会在我们的大脑中产生什么神经活动来影响疼痛的感知，这些有趣的问题有待科学家们以此次研究发现为起点，继续解谜。

参考资料：

[1] Wenjie Zhou et al., (2022) Sound induces analgesia through corticothalamic circuits. Science Doi: 10.1126/science.abn4663

[2] Rohini Kuner & Thomas Kuner (2022) Sounding out pain. Science Doi: 10.1126/science.add0640

[3] Researchers discover how sound reduces pain in mice. Retrieved July 8, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/957898

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